[发明专利]一种球面靶阴极机构及溅射镀膜装置

说明书

本发明公开了一种球面靶阴极机构及溅射镀膜装置，本发明的球面靶阴极机构主要是用来对半球面形状的基材进行溅射镀膜，因此，整个球面靶阴极机构的设计都是基于半球面形状的基材而设定的。具体来说，球面靶阴极机构包括水冷座，靶材，磁钢部件。水冷座的安装台外表面为半球形状表面，所述安装台的半球形状表面上对应安装有所述靶材，使得所述靶材形成球面靶；另外，在所述安装台的内部设置有密封体来密封磁钢部件，并且将磁钢部件排列在所述密封体的半球形状内表面上，用来对半球面形状的基材进行溅射镀膜。

技术领域

本申请涉及磁控溅射镀膜领域，尤其涉及一种球面靶阴极机构及溅射镀膜装置。

背景技术

磁控溅射是物理气相沉积的一种，可用于制备金属、半导体、绝缘体等多种材料。磁控溅射通过在靶阴极表面引入磁场，利用磁场对带电粒子的约束来提高等离子体密度，进而实现较高的溅射率。

磁控溅射设备中，常见的阴极主要有旋转阴极、平面阴极及扫描阴极。

这三种阴极的镀膜原理均是利用气体辉光放电产生正离子，这些正离子在电场的加速下撞击作为阴极的靶材，使其中的原子(分子)脱离阴极而在阳极(基片)沉积，实现薄膜的沉积，完成镀膜工序。

在常见的三种阴极结构中，平面阴极及扫描阴极对靶材刻蚀的区域面积小，因此，存在靶材利用率低的问题。从而，相应的增加了靶材的使用数量及靶材的更换次数，增大了磁控溅射镀膜的成本。另外，平面阴极的溅射会在靶材非溅射区形成很厚的电介质聚集，从而很容易产生电介质的击穿或电弧，从而影响镀膜质量。而旋转阴极问世，虽然极大地促进了镀膜工艺的发展，但是旋转阴极镀膜装置相对平面阴极装置更加复杂，靶材制作成本更高。

以上三种溅射阴极针对的都是平面基材，若对半球面形状的基材镀膜，则会造成镀膜厚度不均，镀膜质量差的问题出现。

因此，目前还未有针对半球面形状的基材镀膜的装置出现。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种球面靶阴极机构，用于对半球面形状的基材进行溅射镀膜，包括：水冷座、密封体、靶材、磁钢部件；

所述水冷座包括支撑台和安装台；所述支撑台固定在溅镀室内部；所述安装台外表面为半球形状表面；所述安装台上开设有凹槽；所述支撑台盖设于所述凹槽上，并固定在所述安装台上，以在所述安装台和所述支撑台之间形成一容置空间；

所述靶材对应安装在所述安装台的半球形状表面上，使得所述靶材形成球面靶；

所述密封体设置于所述容置空间内，且固定在所述支撑台上；所述密封体也为半球形状，且和所述安装台的外表面同球心，以将所述容置空间分隔为第一容置空间和第二容置空间；其中，所述第一容置空间位于所述密封体和所述支撑台之间；所述第二容置空间位于所述密封体和所述安装台之间，以供通入冷却液冷却所述靶材；

所述磁钢部件设置于所述第一容置空间内，且所述磁钢部件排列在所述密封体的内表面上。

优选的，所述球面靶和所述半球面形状的基材同球心。

优选的，所述磁钢部件排列在所述密封体的内表面上时，所述磁钢部件排列在所述密封体的内表面上时，所述磁钢排列形成的结构包括N个环形结构，N≥2且为整数，N个环形结构对应的圆心都在第一轴线上。

优选的，所述密封体的球面顶点和球心组成第二轴线；所述第一轴线和所述第二轴线重合。

优选的，所述安装台的半球形状表面上对应安装有一个半球形状靶材，所述半球形状靶材和所述安装台的半球形状表面同球心。

优选的，所述安装台的外表面为半球形状多面体结构，每个面上安装一个子靶材，使得所有的子靶材共同构成所述球面靶。

优选的，所述球面靶的直径范围0.1m～3m。